光刻機哪裡是在刻芯片,簡直就是在印鈔票
光刻機是中國被「卡脖子」的關鍵技術之一。
它是用來製造芯片的核心設備。一台最先進的極紫外(EUV)光刻機,市場售價高達1.2億歐元,和一架波音737客機的價格差不多。而且,這麼貴的東西,還不是你想買就能買。
極紫外光刻機目前全球只有一家公司能生產,這就是荷蘭的阿斯麥公司。2019年,阿斯麥公司的極紫外光刻機產量只有20多台,英特爾、三星、台積電等芯片生產巨頭都在等著供貨。中芯國際曾經在2017年下血本向阿斯麥訂購了一台極紫外光刻機,但由於美國的阻撓,這台機器至今沒有到貨。目前,中國花在進口芯片上的錢超過了進口石油,芯片成為消耗外匯儲備最多的項目。如果美國全面斷供芯片,而中國又買不到最先進的光刻機,那麼中國將面臨沒有高端芯片可用的風險。
有人這樣形容光刻機:「這是一種集合了數學、光學、流體力學、高分子物理與化學、表面物理與化學、精密儀器、機械、自動化、軟件、圖像識別領域頂尖技術的產物。」
光刻機的工作原理不複雜。你可以把光刻機看作一台高精度的底片曝光洗印機,它負責把「底片」,也就是設計好的芯片電路圖曝光到「像片紙」上。這個「底片」有一個專業名稱,叫做「掩膜」。而這裡的「像片紙」,就是製造芯片的基底材料硅晶圓;曝光完成後得到的最終「照片」,就是芯片。
阿斯麥之所以能成為行業老大,離不開兩個「貴人」的支持。一個是台積電,一個是英特爾。
阿斯麥和台積電一起研制出了叫做「浸入式」的新一代光刻機,很快搶佔了市場。當然,台積電也憑借率先用浸入式光刻機來量產芯片,崛起為業界巨頭,這是一個雙贏的格局。
台積電幫助阿斯麥彎道超車尼康。不過,第二個貴人英特爾更厲害,它讓阿斯麥把尼康和佳能甩出了十條街。
美國舉全國之力研發出來的技術,交給誰呢?美國的光刻機廠商已經被團滅了,剩下的玩家只有阿斯麥、尼康、佳能三巨頭。1980年代日本人在存儲芯片領域把美國人打得落花流水,美國人至今恨得牙癢癢,把技術轉讓給日本人斷斷不行。這樣一來,唯一的選擇就只有阿斯麥了。
當然,美國人對這家荷蘭公司也不是特別放心,讓它做出了一堆承諾,幾乎把阿斯麥變成了半個美國公司。目前阿斯麥的前三大股東都是美國公司。這也是為什麼中芯國際想買阿斯麥的極紫外光刻機,而美國人不讓賣就沒法賣。
中國最牛的光刻機生產商是上海微電子(SMEE),它的光刻機可以生產90納米制程的芯片。雖然這離最先進的7納米甚至5納米芯片還差很遠,但90納米芯片也能夠滿足國防和工業的計算需求,即使真的斷供,中國最多是沒有最新款的手機可用,不至於國家徹底停擺。